SE448307B - Forfarande for framstellning av en rajernssmelta med hog kromhalt - Google Patents

Description

110319/78) beskriver en uppfinning som avser tillverkning av stål, vsärskilt ett förfarande och en anordning varmed fasta järnhaltigal -uppfinningen är, vid_ett förfarande för tillverkning av stål i _ V 2 Den japanska patentskriften 108116/75) avser framställning av kromstål med hög kvalitet med, låg kolhalt (mindre än D;05%) genom raffinering av högkolhaltig, (japanska patentansökan kromhaltig smält metall med syre utan att ha de svårigheter somj en man möter vid de kända förfarandena, dvs- bildning av slagg som innehåller en oönskad mängd krom och angriper den eldfasta infod- _ ringen i raffineringskärleteg För att minska kromhalten i slaggen ' š är vid denna uppfinning ett eller flera munstycken anordnade runt I varje syrgasinsprutningsmunstycke, genom vilka mnnstycken fast, 7 kol i stoftfortm medelst en berg-es. tillför-es till -det» smälte metall- badet nnder dess yta så att svrgasstrålen blir omgiven av en man- . tel ev finkornigt kol. vid: dette kände iförferende tillförs kol i för att förhindra oxidation av krom. Vid detta förfarande inträf- _far okidation av krom¿ om.en syrgasštråle tillförs direkt till den smälta metallen för åstadkommande av kromstâl av hög kvalitet; med en kolnelt lägre än o;o5fzi,noon för ett fört-indre dette, till'- förs vid förfarandet en mantel av finkornigt kol i en bärgas som omhöljergsyrgasstrålen.:f, 7 gi 7 i Vid föreliggande förfarande används kol icke för att förhindra oxidation av krom, utan tillförs som en värmekälla för upplösf ning even rest :kromkel1e, såsom enögkolheltigtgferrokrom; vid låga temperaturer i en smälta med medelhög kolhalt i en smältugn.

Den smälta som_framställs med föreliggande förfarande innehåller ien_medelhög mängd kol._ Då en kolkälla tillförs till ugnen under-_ ifrån vid föreliggande_förfarande, tillförs den genom basformor V av konoentrisk trerörstyp, som består av ett inre rör för till: försel ev» kol, ett mellanliggande for för tillförsel ev syre och gett yttre rör för tillförsel av ett kylmedel, Följaktligen avser föreliggande förfarande en mellanprodukt med en annan kolhalt än den hos den produkt som det kända förfarandet avser¿ och eftersom kol blåses i olika syften vid de två förfaran-1 - dena, skiljer sig även konstruktionen av basformorna vid de två förfarandena. :Sålundawskiljer'sig även detta kända förfarande från föreliggande förfarande till syfte, konstruktion och verkan.

Den japanska patentskriften (japanska_patentansökan :'material'kan överföras till smält stål på kontinuerligt, halvkon- I “ 5 tinuerligt eller satsvis arbetande sätt,' Enligt en aspekt av Vett metallurgiskt kärl som innehåller smält järnmateríal, sörjt_ d l 448' 307. ddd .3 _ för ett sätt för höjning av energinivån i smältan som innefattar insprutning av fast kolhaltigt material nedanför smältans yta och införande av syrgas- eller ensvrgas.innehållande gas i kärlet förreædfibn -med det kolhaltiga materialet för frigörande av värme. __ Vid uppfinningen utnvttjas kol för att generera värme, men den avser icke alls kromhaltigt stål som produkt. Tvärtom avser före- liggande uppfinning högkromhaltigt smält råjärn som en mellan- produkt; och för att tillverka det till låg kostnad användes vid" föreliggande uppfinning det värme som genereras genom användning _av kol i enlighetned halten (i viktprocent) kol och krom i det dsmålta_stålet. Dessa två uppfinningar har sålunda det gemensamt att bägge utnyttjar kol som värmekälla, men de skiljer sig ätt* 'med-avseende på syfte, konstruktion och verkan.

Det primära syftet med föreliggande uppfinning är att åstad- komma ett ekonomiskt förfarande för framställning avhögkromhal- tig råsmälta som erhålls som en mellanprodukt vid framställning nav nögkromha1tigast“ä1, tex. rostfritt stål.

Detta syfte uppnås med förfarandet enligt föreliggande upp-_ lfinning genom att smalt järn tillförs till en smältugn tillsam- .e mans med en källa för fast krom, kolhaltigt pulver och gas som innehåller syre i sådana reglerade mängder att smältan hålles vid en temperatur högre än minimitemperaturen vid de specifika kol- och kromhalterna i smältan och lägre än 165000, och att förfa- randet är i stånd att utföra preferentiell avkolning under sam- tidigt-förhindrande av okidation av krom, varvid termen "källa 7 för fast krom“ som används ovan står för en källa som består av en eller flera av följande material: högkolhaltigt ferrokrom, 'ferrokrom med medelhög kromhalt, lågkolhaltigt ferrokrom, me- talliskt krom, krommalm, partiellt reducerade krompellets och d kromhaltigt skrot och som innehåller osmält krom.

Temperaturen ovanför minimismälttemperaturen bestämts av följande formler (2), (3), (U) och (5): Émältans temperatur (00) a' 1?;§ ÉÅP '+ 1200 (2) _ 7 _ ¿ _ ~ ¿ _' V C __ _ 7- ' - i smaitans temperatur (°c)_fš -1Mo»[C(%)] -+ 1650 (5) ~Smältans temperatur (°C)"š 110 ÄÖÃI + 1050 ' " _ (U) Émältans temperatur (90) '227 + -f-e-íâÉZå-;-- -:(5) ' _e_ * _ ¿' * Bzß ' ÅC(%l2 8,8H+log Ä O »el stället för formel (3) kan formeln(13)_användas. 443 3Ü7_ -] -i.*. i _ A g g Å M f f f-o ,7- -. smaltans temperatur ( G) - g-1uo ¿c(%)] + 1710 Företrädesvis används en smälttemperatur under 1580°C. (13) gaRaffineringen av smältan i en smältugn uppnås företrädesvis genom upplösning i smältan av ett kolhaltigt pulver och gas som innehåller syre som tillföres genom formor, som är belägna vid den undre delen av ugnen. I Z '[13 Formorna är lämpligen av den typ som har tre koncentriskaJ° rör som består av en central kanal genom vilken en bärgas- ochi ett kolhaltigt polver blåses, en mellanliggande ringformig kanal genom vilken en syre innehållande gas blåses, och en yttre ring* i' formig.kanal genom vilken ett kylmedel för formerna blâses¿ Raffineringen av smältan i en smältugn kan uppnås genom upp~- lösning i smältan av kolhaltiga stycken som tillföres till ugneni ovanifrån. 7 7 _ Eaffineringen av smältan i en smältngn kan även uppnås genom? aupplösning-i smältan av ett kolhaltigt pulver ooh gas som inne- håller syre som tillförs genom en lans för toppblåsning som är belägen på toppen av ugnen. He _ Den fasta kromkällan tillföras lämpiigen till smältan i eng smältugn i portioner. g_ ' 2 ,gi. 7 , Gasen som innehåller syre tillförs genom en_lans för toppjV_ _ blåsning och formor som är belägna vid den undre delen av ugnen: Det kolhaltiga,pulvret kan delvis ersättas med-ett fast kol: naltigt pulver_innefattande'kolhaltiga partiklar vid vilka metal-W lisxt nickel näfpa;§' f. ge - U i .^ t _Smältan_kan dessntom tillföras nickeloxid som förreducerats tutanför smältugnen; Formen av smältugnen är vidare sådan att följande formel (11) är satisfierad: ' U a, - 1 21g s a 1 g ¿ _ =g_ wf _ 1. g l ,_ 1 V - ' a se . .(11)- 'a1,2ifW1 ast É se-å 0,8 "Wi .s a a 'a wr ' ia 5 t wf 1 varvid Si (ma)-är medeltvärsnittsarean av den översta delen (%) W» * av slutsmältan, vars höjd är H (m) vid stillastående smälta, S2(m2) är medeltvärsnittsarean av mittdelen (å), S3 är medeltvär- _ snittsarean av den nndersta delen (å), Wi (t) är mängden initial- _ _ * smälta och Wf (t) den i förväg bestämda mängden slutsmälta. . .y "p- -1gp -f i ; f-"a l f 443 say . _ e g 5 'Uppfinningen avser även ett annat förfarande för framställning ,av högkromhaltigt stål med låg kolhalt genom utförande av yt- terligare avkolning av den högkromhaltiga smälta med medelhög kol- halt som erhålles medelst det förstnämnda förfarandet. 7 Uppfinningen avser-även ett tredje förfarande för framställ- ning av högkromhaltigt stål med låg kolhalt genom reglering av kromhalten hos den högkromhaltiga smältan med medelhög kolhalt_ -som erhålles medelst det förstnämnda förfarandet genom tillsätt- ning av smält stål som icke innehåller krom, åtföljt av avkolning av den så reglerade smältan. _ *'Uppfinningen beskrives närmare nedan under hänvisning till; a'hifogade”ritning¿ på vilken fig. 1 visar ett längdsnitt genom en anordning för utförande av förfarandet enligt föreliggande upp- ,finning, fig; 2 visar ett snitt genom en utföringsform av en forma som användes i reaktionskärlet vid utförandet av uppfinningen, fig, 3 visar i diagramform inverkan av smältans temperatur på förslit- _ningen av den eldfasta infodringen¿ fig. H visar i diagramform -de optimala arbetsbetingelserna (streckade delen) vid föreliggande uppfinning uttryckt i kolhalten (%) versus smältans temperatur för _kromnivåerna 5, 18, 30.och 60% som definieras av formlerna (2), (5), (H) och (5), fig. 5 visar ett snitt genom ett konverterformat kärl som används vid utförande av föreliggande uppfinning, fig.1§-9 ivisar i diagramform hur kol-och kromhalten samt temperaturen i smältan ändrar sig, ändringen i tillförseln av toppblåst syrgas, ^ ändringen i tontalet smält stål som-följer på beskickningen av hög- kolhaltigt ferrokrom.och ändringen vid tillförsel av koks i upp- lösningen av högkolhaltigt ferrokrom enligt exemplen 1, 2, 3 resp.

U, och fig. 10 visar sohematiskt de utmärkande dragen för förelig- i gande förfarande genom ett diagram som visar förhållandet mellan 1 kolhalten,(viktprocent) och temperaturen (QC) i smältan i en smält- ugn, varvid-kurvan A schematiskt visar likvidustemperaturen föra ferrokrom. ut i"i i f g I' Uppfinningen avser ett ekonomiskt förfarande för framställning av högkromnaltigt smält järn med medelhög kolhalt som erhålls som en mellanprodukt vid framställning av högkromhaltigt stål, t.ex¿ ' rostfritt stål, Det_högkromhaltiga smälta järnet med medelhög r kanals som afiyänasph-ärsfinnehåner minst 12% krom då det erhålls som mellanprodukt för framställning av rostfritt stål och minst H% krom då det erhålls som en mellanprodukt för framställning av -andra typer av högkromhaltigt stål, Den övre gränsen för kromhal- ten bestäms av denïmängdghögkolhaltigt ferrokrom som används som kromkälla och är vanligen mindre än 65%. lfiolhalten beror på krom- halten och termen "medelhög kolhalt" har sin konventionella bety- delse och definieras av mättnadskolhalten (%) X (OQOS-0,6).

Närmare bestämt har det högkromhaltiga smälta järnet med medelhög *kolhalt som föreliggande uppfinning avser en kromhalt av Ä-55 vikt- procent och ett krom/kol-förhållande (Cr(%)/C(%) av 8-30. För- farandet enligt föreliggande uppfinning beskrivs nedan-som om det användes för ätt framställa högkromhaltigt smält järn med medelhög kolhalt vilket erhålls som mellanprodukt vid framställning av rost- lfritt stål, men det är självklart att följande beskrivning utan väsentlig ändring även gäller för det fall föreliggande förfarande används för att framställa högkromháltigt smält järn med medelhög' kolhalt¿ vilket erhålls som mellanprodukt vid framställning av andra typer av högkromhaltiga stål;_ Rostfritt stål består i huvudsak av Fe-Cr och Fe-Cr-Ni. Nor- gmalt utgör ferrokrom och rostfritt stälskrot kromkällor, fast gjärnf(t.ex. skrot och reducerat järn) och smält järn (t.ex. smältdN råjärn eller_stäl)-järnkällor, och rostfritt skrot;.ferronickel¿ -metalliskt níckel_och NiQ nickelkällor. För att göra rostfritt -stål av dessa källor, smälts, blandas och utsätts de för primär raffinering i en stältillverkningsugn för bildande av en högkrom- haltig râsmälta (som innehåller mer föroreningar liksom kol än den .rostfria stålprodukten) som därefter utsätts för sekundär raffíne- ring. 7 7 _ __ _ aFöreliggande uppfinning är resultatet av experimentella studier för att åstadkomma ett ekonomiskt förfarande för framställning d>av en högkromhaltig râsmälta som tillfredsställer de1aev'mm1mümsxædan för att därigenom uppnå en ekonomisk framställning av_rostfritt' stål och andraïhögkfomharcigagštâl.g ' i p' i ' I Följande är några av kraven för framställning av en råsmälta med hög kromhalt till låg_kostnad;d _ id . I _ t (1) att billiga mäterial_finns tillgängliga.. Typiska kromkällor är fast ferrokrom med hög kolhalt, smält ferrokrom med hög kol- halt, ferrokrom med medelhög kolhalt, ferrokrom med låg kolhalt och rostfritt stålskrot} Ferrokromzmed medelhög resp. låg kolhalt, vilka används som legeríngsbeståndsdelar, framställs genom be- ' handling av »ferrokrom med hög ksinait, gvarför-.detevid känd teknik ~ i ^ är myoketyoekonomiskt att använda dem som primära kromkällor. fOm', N 'Ga \\t .m .raffineringsugnen.l, p t44s 507kr 7? to oeen anläggning för ferrokrom finns belägen nära ståltillverknings- fugnen, kan smält ferrokrom med hög kolhalt tillföras direkt till ståltillverkningsugnen i form av ferrokrom från den elektriska ugnen i anläggningen för ferrokrom. Detta är emellertid vanligtvis svårt såvida icke ferrokromen omsmältes innæiden tillförs till _stâltillverkningsugnen. Därför är den praktiska och billiga pri- mära krolmkällan fast ferrøkrom med hög koinalt, oc-r; förfarandet i för smältning och avkolning av densamma är en.viktig faktor för tillverkningen av rostfritt ställ I ' *För en ostålanläggning som icke endast producerar rostfritt lstål ntan även olegerat kolstål, är det mera ekonomiskt att an- _ ¿vända smält råjärn eller stål hellre än fast järn som järnkälla eftersom detta kräver mindre energi för preparering av järnkällan.

'Vid de flesta anläggningar för štåltillverkning kan endast nickelkällor i fast tillstånd användas och vilken nickelkälla som är den mest ekonomiska beror på de ekonomiska fordringarna på varf je anläggning. ' 'p _ ' ' Därför mäste man vid ståltillverkningsugnen använda källor avi _olegerat järn i smält tillstånd och en stor kvantitet fast material för legering ur råmaterialekonomisk synpunkt. lSamtidígt kräver emellertid dessa material effektiv energitillförsel för smältning_ såväl_som effektiv primär raffinering för uppfyllande av de vill- kor som-erfordras för råsmältans sammansättning av den sekundära (2)- Hög värmeverkningsgrad måste uppnås om dyr energi används.

Det finns ett flertal sätt för att tillföra energin för smältning.

Till exempel kan en elektrisk ugn smälta en beskickníng med vilket som helst fast innenåll.Emellertid är för det första-elektricitetp 'en dyrbar energiform och för det andra utföres smältningen i elektrisk ugn (särskilt ljusbågsugnar) under relativt icke-oxide- rande betingelser som kan förorsaka en C-halt i nedsmält tíllståndi som är beroende av proportionerna av de individuella källorna, och försök att avkola denna nedsmälta beskickning genom syrgas-blås- ning förorsakar ofta problem, t;ex;'stänkning.à Därför lämpar esig den elektriska ugnen_icke för sekundär avkolning genom vakuum- syrefavkolning,.vid vilken högkromhaltig råsmälta med relativt låg kolhalt'erfordrasÄ I en konvertor-för.oxiderande.raffinering_kan det oxidatjons- värme, som alstras genom reaktionen mellan inblåst syre och tillfl 443 so? i satt ferrokisel eller Ål, användas för att öka kvantiteten fast . material; men den energi som används (ferrokisel eller dylikt) utgör även denna en dyrbar energiform som erhållits från elektrici- tet,_och en stor kvantitet bildad slagg kan ställa till problem-7 vid raffineringen och minska kromutbytet. _ ' ö Det värme som alstras vid förbränning av bränslen kan användas som energi för smältning; eftersom detta ger en billig energi för en bestämd mängd alstrat värme, Men den stora möjligheten för reoxidation av metallbeståndsdelarna gör det sedan svårt att upp- nå värmning vid hög värmeverkningsgrad. I i i i _(3) Att kromutbytet måste vara högt samtidigt som belastningen på den eldfasta_infodringen måste vara låg. Den mängd krom som oxi-r deras vid avkolning av en smälta med hög kromhalt är beroende av _Cr~halten,*C-halten och smältans temperatur, och ju högre tempe- raturen är, desto lättare är det att reglera kromoxidationen.i Be- ' lastningen på den eldfasta infodringen i reaktionskärlet påverkas av smältans temperatur och slaggsammansättningen, varvid en låg temperatur är önskvärd för minimal belastning på den eldfasta inf fodringen. För uppnående av en kompromiss mellan de uppenbarli- egen oförenliga kraven på företräde åt både avkolningen och belast¥ ningen på den eldfasta infodringen, är det mycket viktigt att man utväljer lämpliga arbetsbetingelser med hänsyn till smältans tem- _peratur och sammansättning under raffineringsförloppet.

Enligt föreliggande uppfinning åstadkommes ett förfarande för framställning av stål med hög kromhalt som innefattar tillförsel av smält järn i en_smältugn med en fast kromkälla, kolhaltigt epulver och gas som innehåller syre i sådana reglerade mängder; att _smältans temperatur ligger mellan den minimismalttemperatur som motsvarar kol och kromhalten i smältan och 165096-och som är i stånd att utföra preferentiell avkolning under samtidigt förhindrande V' av oxidation av kol.

Uppfinningen beskrives närmare nedan under hänvisning till bi- fogade ritning." En utföringsform av den anordning som används vid,i tillämpning av föreliggande uppfinning visas i sidotvärsnitt i fig; 1; Anordningen innefattar ett konverterformat, eldfast in- fodret reaktionskärl 1 och bas-formor 2, genom vilka gas som inne* haller syre-ooh kolhaltígt material såsom kokspulver tillförs.

Kärlets 1 mynning är försedd med en vertikalt förskjutbar lans 3 i för syrgasblåsning och är förbunden med en.roterugn H som i sin.-A tur är förbunden medlen behållare 5 som är fylld med.beskiokning~ U» . jande relationzga g 448 307 -9 ¿ en 6. Det första skälet till att man förser smältan med ett kol- haltigt material, t.exL-kokspulver, är att man vill uppkola smäl- tan så att den tillfredsställer de komponentkrav som definieras nedan, och det andra skälet är att man vill tillföra extra värme för den smältning som erfordras av de mängder av fast material som ¿tillsättes till smältan. Som extra värme för smältning används; det värme som utvecklas vid reaktionen: [e] + [O] (eller l 02> -e-a G0 i (7) 7 Om man förser smältan med flytande eller gasformigt material,.-d t¿ex. olja eller kolvätegas, uppnås icke syftet med föreliggande uppfinning, eftersom materialet vid sin sönderdelning absorberar en stor mängd-värme; -Därför används vid föreliggande uppfinning fasta kolhaltiga material såsom kokspnlver, kolpulver och grafit- pulver, t.ex. garskumsgrafit. Det första skälet därtill är att 1 aman vill förse smältan med det värme som utvecklas vid reaktion (7), och det andra skälet är att man vill avkola smältan så att den tillfredsställer de komponentkrav som anges nedan. Beroende på 'den värmeabsorption som sker då det kolhaltiga materialet upplöses i smältan¿.nedkyls området runt var och en av formerna, vilket~ -leder till blockering av formerna, varför ett annat skäl till in- hlåsning av gas som innehåller syre i smältan är att man vill för-, hindra detta problem genom initiering av en exoterm reaktion i den undre delen_av smältan. För att uppnå detta syfte måste V syretillförselhastigheten v »(kg/min) och koltillförselhastig- heten vc (kg/min) ftillförselhastigheten för kolhaltigt material är uttryckt i tillförselhastigheten för rent kol) satisfiera föl- v02 0,5 vc V i _(8) 'i Ännu ett skäl till bottenbläsning av syrgas är att-man villa alstra kolmonokidgas för omrörning av smältan, vilket är nödvän- digt? för prefer-entieii avkqlning av smälvan med hög kr-bmhalt. För uppnående av detta är det önskvärt, att 28/16 vo (kg/min), som är en approximation av den mängd CO som utvecklas i smältan, och mäng- den smälta GM (t), satisfierar följande relation: 28- d» - V t i i v -- 120 se i (9) lö 02 J-gg - gg. _ _ ML Om emellertid ett överskott av CO-gas utvecklas ökar detta dnicke verksamt omrörningskraften och är helt bortkastat.- Över- 448-307-a-av i. f 10 _ _ skottet,av CO-gas gör även smältans sammansättning instabil och kan förorsaka ett lågt utbyte av den önskade produkten. Det är därför önskvärt att även följande relation är satisfierad: I-ñ vvoäa 90.0 GM _ _ s s i s (10) 7 För-uppnående av dessa syften; tillförs det kolhaltiga mate- rialet och den syrgashaltiga gasen till smältan genom en forma1le aísav den typ, som har tre konoentríska rör och som visas i fig. 2.

:Denna forma består av ett inre rör 15, ett mellanliggande rör lå eochÄett yttre rör 13. Spalten mellan det yttre röret 13 och teglet 11 är fylld med ett eldfast skikt 12, och inert gas (t,ek, sNÉ,_Ar, GO eller C02 eller en blandning därav) som fungerar som bärgas för det fasta kolhaltiga materialet matas genom.det inre a röret 15. För uppnående av en statil kontinuerlig tillförsel 1 till smältan är det önskvärt att det kolhaltiga materialets nerti- kelstorlek är sådan att minst 80% av materialets totala vikt ut- göres av partiklar med en storlek mindre än en tredjedel av det inre rörets lö innerdiameter.s Om det inre rörets innerdiameter är 10 mm, kan den fínkorniga delen av det kokspulver som fram- ställs vid en kommersiell koksanläggning användas som kolhaltigt material. Om det kolhaltiga materialet tillförs genom ett yttre ringformigt rör lfl' snarare än genom det inre röret 15, kan stabil tillförsel uppnås enbart med ett pulver som har en mycket liten partikelstorlek (t,eX, en diameter mindre än 0,1 mm) och som är I svårt att iordningställa oehthanterafl Det kolhaltiga materialet kan tillföras i blandning med_en slaggbildare som består av kalk- haltigt pulver (särskilt tränd kalk). Detta ger följande förde- lar: V 7 "7 Z ff' I _ a 7 _ f 1) Kokspulver ooh andra kolhaltiga material.som tillfös ensamma *kan förorsaka förslitníng av det inre röret beroende på friktion.V Sådan förslitning kan avsevärt minskas genom användning av en » blandning av kolhaltigt material ocn kalkhaltigt pulver (sår-, eskilt'bränd kalk) eftersom;de fina partiklarna i blandningen bil- dar en beläggning på det inre rörets vägg. 7Ett'a1ternativt sätt för mínimering av rörväggens förslitning består i att minst 2% e_av kolhalten i kokspulvret utbytes mot finfördelat kol eller gar- skumsgrafit. Genom tillförsel av dessa material tillsammans med det kolnaltiga materialet,_kan-förslitningen av rörväggen minskas _ med 20-95%.; i 449. so? ll A2) :koks innehåller gångart som i huvudsak består av SiO2. Att ' denna smälter och bildar slagg snabbt är viktigt för framåtskri- _dandet av en slagg-metallreaktion som svavelrening. gBetingelser -5) Svavelreningen_fnllföljs snabbt. som är fördelaktiga för en snabb slaggbildning åstadkommes genom tillförsel av koks och kalk genom samma rör. _ I g-_Genom~det mellanliggande ringformiga röret lä' tillförs syr-_ 7gas.eller en oxiderande gas som består av syrgas och en annan gas till smältan för åstadkommande av önskad syrepotential för uppnå- ende av oxiderande reaktioner (avkolning och kiselrening) i smäl- tan för att därigenom uppnå effektiv värmegenerering. Efter det e att dessa oxidationsreaktioner avstannat, tillförs en icke-oxide- rand-e gas' säsem eller Ar genom röret ilw. Tiiiföreein av exi- derande gas genom röret lä' har följande fördelar gentemot en tillförsel genom det inre röret 15:' 7 a) Den oxiderande gasen kommer i kontakt med det smälta järnet över ett stort område och förhindrar på detta sätt en överdriven oxidation avwsmältant I I b) Den syrgastillförande forman får längre livslängd eftersom den kyls både av den skyddande kvlgas som tillförs genom det ytt- re röret såsom beskrivs nedan och av det kolhaltiga pulvret och bärgasen som.tillförs genom_det inre röret. cl gDå den oxiderande gasen med hög-hastighet sprutas genom det gïinre och det mellanliggande röret, minskas trycket i det inre .röret för att göra det lättare att tillföra det kolhaltiga bulvret ' genom det inre röret, och detta minskar därför den mängd bärgas som erfordras.i En annan fördel är att ingen blockering av det- inre röret uppträder även om tillförseln av bärgasen temporärt avbryts efter avslutad pulvertillförsel. I 7 d). Eftersom det kolhaltiga pulvret som tillförs genom det inref 1 röret är omhöljt av en mantel av oxiderande gas, ökar dess tem- * peratur snabbt och löses det lätt upp i smältan vid kontakt med densamma. ,Följaktligen inträffar sällan oekonomisk blåsning av kolhaltigt pulver även om badet icke är tillräckligt djupt.' .Genom en_ringformíg spalt_13' mellan det yttre röret 13 och det mellanliggande röret 1U tillförs en skyddsgas (t.ox. en kol- vätegas såsom propan, oljedimma eller en inert gas såsom Ar el- ler N2} för minimal förslitning och oxidation av det material av ~ vilket forman är gjord. i44s_5o7 t Ie'*'i e i g_ _g 12 upp e e Enligt ett utmärkande drag hos föreliggande uppfinning åstad¥ kommes en-extra tillförsel av det värme som är nödvändigt för ismältning av ett fast material såsom ferrokrom med hög kolhaltgß genom förbränning av kolhaltigt material som tillsättes till smältan. Detta ökar oundvikligen den erforderliga avkolnings- »mängden eller syrgasstillförselmängden¿ ,Men om reaktionen kan fort- " gå endast en begränsad tidsperiod; inträffar ibland att icke all_ den tillförsel av syrgas som erfordras kan bottenblåsas på grund av den.begränsning som påläggs av formeln (10),* Om detta inträf- ¿far kan den återstående delen av syrgasen inblåsas på smältans 'i ~ yta genom lansen 3 för toppblåsning i fig. 1- Det fasta kolhaltiga materialet kan tillföras till ugnen ovan- *ifrån istället för underifrån, och vid sådan toppblåsning är det "nödvändigt att tänka på följande för att öka effektiviteten av_ uppvärmningen av smältan med kol: _ 7 e 1) För ökad omrörning av smältan inblåses åtminstone en gas (dvs.

N2,'Ar eller 02-haltig gas) i ugnen'underifrånf , I 2) gEtt fast kolhaltigt material som består av partiklar med en partikelstorlek större än 10 mm kan enkelt tillföras till ugnen ovanifrån, men ett kolnaltigt material som består av partiklar med en_partikelstorlek mindre än 10 mm inblåses i smältan eller slaggen genom en däri nedsänkt lans{7 Detta kolhaltiga material som införs i smältan ger resnltat som är i huvudsak lika med dem som uppnås genom tillförsel av detsamma underifrån.g Den nedsänkta slansen kan bestå av ett rör med en med ett eldfast material be- 'lagd spets} En inert gas såsom N2 eller Ar används företrädesvis som bärgasi Det kolhaltiga materialet som införs i slaggen kan- reducera järn och kromoxiderna i slaggen, och det uppnådda kolute nyttjandet är så mvcket som 30~T0% av det som uppnås då det kol- haltiga materialet tillförs ugnen underifrån.' ' ' " Eftersom ett utmärkande drag för föreliggande uppfinning är att man till smält järn tillför en stor kvantitet fast material som går i lösning i smältan, måste reaktionskärlet vara sådant att stabil raffinering med syrgas uppnås oavsett ändringen i mängden smält järni äMed andra ord måste raffineringen utföras vare sig kärlet innehåller-en liten mängd smälta i_början eller en_i förväg bestämd mängd smälta i slutet. som ett resultat avta olika studier avseende den ugnsform som satisfierar detta krav, har det visat sig önskvärt att ugnen uppfyller följande villkor: m _ 448 _30? i om i i 11; - , 2 z Q Wi j - rsl . saga (1,2 :gwf sl 7 . ï_ W, i , w./ s I? gg 1:,-2 ewl si* S3? 9,8 wl sl g i _(11>_ ifs f ,i vilka S1 (mg) är medeltvärsnittsytan av den översta delen (å) av slntsmältan vars höjd är H (m) vid stillastående smälta, S2f d(m2) är medeltvärsnittsytan av mittdelen (E), S (m2) är medelf tvärsnittsytan av den nndersta delen (å), Wi (t) är kvantiteten ibegynnelsesmälta.ochVWf (t) är den i förväg bestämda kvantiteten_ fslutsmälta. ,0mKS2»och.S3 är mindre än som definieras i formel (lli, ökar förslitningen av den eldfasta infodringen och i synnerhet UpPfiräder_minskat_smältutbyte~lätt vid slutet av raffineringsför- I loppet. ÜOmaS2 och'S3 är större än som definieras i formeln (11), resulterar detta i1en låg värmeeffektivitet eftersom raffineringen med syrgas är instabil i begynnelsestadiet och det kolhaltiga V smaterialet som inblåses tillfredsställande upplöses i smältani 'Ett ekempel på den ugnsform som satisfierar de villkor som formeln (ll) specificerar visas i fig. 1 (hänvisningsbeteckning 1) eller fig..5._ _ _ in ' d _ :i För smältning av en större mängd fast material är det önskvärt .satt beskickningen är förvärmdi eVid raffineringsförloppet enligt e föreliggande uppfinning vid vilket kolhaltigt material tillförs blir resultatet en motsvarande ökning i mängden CO-gas jämfört med konventionell oxiderande raffinering, varför det är fördelaktigt att använda det resulterande egenvärmet och bundna värmet i av- gaserna för förvärmning av beskickningen. (Både behållaren 5 och Vroterugnen 4 i fig. 1~används för förvärmning av beskickningen 6, (Genom dessa förvärmningsenheter¿ kan en ferrolegering och skrot med lämplig storlek tillföras till smältan i reaktionskärlet vid önskad tidpunkt. gSkrot med speciell form som icke kan tillförasg till reaktionskärlet via förvärmníngsenheterna kan tillföras satsvis med eller utan förvärmning i en yttre anordning.

I Hur anordningen som visas i fig. 1 arbetar skall nu beskri- vas nedan. _Reaktionskärlet beskickas med en ympsmälta eller en järnkälla i smält tillstånd, t.ex. smält järn eller stål, som över- förs från en annan ugn) Alternativt håller man kvar en del av smältaneñikärlet från en tidigare raffincringsoperation. Efter- som det vid föreliggande uppfinning erfordras att värme genereras - genom oxidation av ett kolhaltigt_material, är den mängd ympsmälta 4431307 i_ to 1 1 p lü se 1 som från början beskickas mindre än 83% av den slutliga smältmänge -den; Till den sålunda iordningstallda ympsmältan tillförs genom 1basformor'ett-fast kolhaltigt material; en syre innehållande gas -och ett kylmedel för ökning av smältans temperatur¿ samtidigt som ett förvärmt fast material (trexn ferrolegering och skrot) be-~ skickas i kärlet ovanifrån så att det upplöses i den uppvärmda smältan. sDet primära syftet med föreliggande'uppfinning är att "öka kromntbytet och minska belastningen på den elafasta infna-l lringen" genom utväljande av lämpliga arbetsbetingelser då smält-' -ning"och avkolning utföres samtidigt.

Fig. 3 visar inverkan av smälttemperaturen på erosionsindexet för kärlets eldfasta infodring. Erosionen av det eldfasta materi- alet.ökar plötsligt då smälttemperaturen överstiger 165000, så i uppfinningens syfte erfodras att smälttemperaturen hålles vid 1högst 1650°C under raffineringsförloppet, gsnä1ntemperatnrl(°o)i 5 i165o se ' ~ >-l (1) En temperatur lägre än l580°C är särskilt att föredra enligt 1 fig. 3. Den temperatur som anges av formel (1) är lägre än den¿ som anges för konventionella tekniker för uppnâende av preferen- tiell avkolning av smältor med hög kromhalt genom syrgasblåsning, För uppnående av preferentiell avkolning som är ekonomisk under- isamtidigtlförhindrande av_oxidation av krom vid detta temperatur-_ villkor, utväljs och iakttages strikta arbetsbetingelser (sär- 'skilt med avseende på kombinationen av_temperaturen och C- och Cr-halten). _ 7 _ 1 ivillkoret för uppnående av avkolning under samtidigt förhind- rande av oxidation av krom vid en lämpligt låg syrgastillförsel- hastighet anges av formel (2): ; _ 1 * 1 7 n 1 '1 _ -fo l 2: Åfire 1 , 1 ** v Smaltans temperatur ( Q) - 17,5 - ¿ 1 + 1200 - (2) 7 Vid_föreliggande uppfinning tillförs en bärgas för det kolhal~ tiga materialet och en kolvätegas för kylning av formerna genom basformorna, och-som ett resultat minskas partialtrycket av CO i *de bubblor som bildas i smältan.~ För uppnående av formeln (2) ' gen under hänsynstagande till effekten av det reducerade partial- f) utfördes ett experiment vid jämvikt mellan [Ön], [Ö] och tempera- turen för Cr: 0¿65%,¶P¿ó:g1 atm och Cr2O3-aktiviteten: 1 i slag- trycket av kolmonoxid (PCO) som oundvikligen åtföljer tillförseln 'avbárgasen och kolvätegasen. 'Det torde vara onödigt att påpeka, a) 443 507kr _o15 7.att ytterligare avkolning kan uppnås genom tillförsel av mer ut- spädningsgas, men sådan avsiktlig minskning i PÉO är icke ekono- -imiskypraxisfl 'De två villkor för avkolningens dynamik som dominerar över kromoxidationen representeras av följande.formler (3) och (N):' Smältans temperatur (°C)7 ¿ -IUO ÄÜ(%)2 + 1650 " (3) 7-Smältans temperatur (°C)' 2 110 [C(%)]i+ 1050 (U) f Vid raffinering av smälta med-hög kromhalt genom syrgasblås- K ning bildas först en kromoxid.(Cr2Ö5) som därefter reduceras med i 1ÃC] i smältan genom reaktion enligt följande formel: (Cr203) + 3¿ö] -f- zcr + jco _ " _(12) Bíldningshastigheten för Cr2O3 bestäms nästan helt av syrgas- ftillförselhastigheten och den övre gränsen för hastigheten av reak- tionen enligt formeln (12) bestäms av sådana faktorer som samman- sättningen, temperaturen och omrörningsbetingelserna i smältan.

Om reduktionshastigheten för Cr2O3 är-lägre än dess oxidations- hastighet, förorsakar Cr2O -uppbyggnaden i slaggen ökad kromför- lust och omöjliggörs strikt raffinering beroende på oönskade slagg- ' egenskaper (t.ex. hög viskositet). Om raffineringen utföres vid. låg Cr2O3-reduktionshastighet, måste syrgasen blåsas med låg has- :tighet för uppnående av avkolning som dominerar över oxidationen av krometá och detta är icke önskvärt eftersom raffineringsanord- ningens produktivitet minskas. De villkor för Cr och C~halt samt temperatur som ökar reduktionshastigheten av Cr2O3 enligt for- i. meln (lä) har därför studerats, och det har visat sig att det är kolhalten som mest inverkar på Crà05-reduktionshastigheten. Om formeln (5) icke är satisfierad är aktiviteten av [C] alltför låg och är smältans viskositet-hög, varför hastigheten för reaktionen enligt formeln (12) plötsligt minskar. .Det villkor som måste vara uppfyllt för förhindrande av detta anges av formeln (3), (företrädesvis av formeln (13): 'Smältansgtemneratur*(OCÖ7 à ~IUO'ÃÛ(%)] + 1710 1 (15) Öm formeln (U) icke är uppfylld~olir dessutom smältans lätt- flutenhet låg ooh hastigheten för reaktionen enligt formeln (12) minskar åter plötsligt. Experimëntelit har bekräftats att den kolhalt som förorsakar denna plötsliga minskning beror lite på 'kromhalten¿ Hastigheten för reaktionen enligt formeln (12) är proportionell mot den hastighet med vilken CO-gas utvecklas, och den hastighet med vilken CO-gas utvecklas är proportionell mot syrgasblåshastigheten vid betingelser som är gynnsamma för ett jämnt framåtskridande av avkolningen. 448 5o7¿ e p Såsom_ovan påpekats uppnås med föreliggande uppfinning med _framgâng avkolning vid låga temperaturer under samtidigt förhind- lrande av oxidation av krom genom utförande av stationär raffine~ ring (uttryckt i temperatur och C och Cr-halter) inom ett medel- *kolintervall som hittills väçkt liten uppmärksamhet inom känd teknik. ' '- " 1 . _* - ._ 'Ett exempel på det förfarande som uppfyller de villkor som de- finieras av formlerna (1§; (2), (3§ och (H) skall nu beskrivas ' nedan." Först mäts smältans temperatur såväl som tas prover av, och analyseras smältan med lämpliga mellanrum.e Om smältans tem- peratur börjar överskrida den övre gränsen, minskas syretillför- sein eller ökas tiiiför-seihàsfiighete-n för det fasta net-'eripeiet (t;ek. ferrokrom med hög kolhalt); Om smältans temperatur börjar sjunka under_den undre gränsen, ökas syretillförseln eller minskas' tiiiföreeineetsignïeten för fest materiel. Kremheitelf: (W 'ieetäms I nästan enbart av den mängd krom som tillförs till reaktionskärlet.

Om kolhalten (%) börjar överskrida den övre gränsen§ ökas anting- en syretillförseln eller minskas tillförseln av kolhaltigt mate-l rial, oeh~om kolhalten börjar sjunka under den undre gränsen, lminskas antingen syretillförseln eller ökas tillförseln av kol- haltigt materiall *För upprätthållande av lämpliga betingelser för C och Cr~halten samt temperaturen skall framhållas att det material' som tillförs till reaktionskärlet måste reagera (för upplösning ir * _smältan eller kemisk reaktion) med smältan med en hastighet som är tillräokligt hög för uppnäende av ett snabbt svar med avseende på temperaturen och Cr- ooh C-halterna vid justering av tillför- seln av materialet._ Reaktionen mellan det kolhaltiga_materialet_ och smältan såväl som reaktionen mellan syret och smältan sker' mycket_snabbt och ger_ett tämligen snabbt svar om de ovan speci- ficerade villkoren är uppfyllda.. Om emellertid ferrokrom tillförs”. till reaktionskärlet under olämpliga betingelser, krävs lång tid- Inför upplösning av detsamma i smältan och svaret på justeringen avg temperaturen och Cr- och C=halterna är så långsamt att det blire svårt att tillmötesgå de villkor som specificeras av formlerna (1), (2), (3) ooh (U). 5Experimentella.studier har därför gjorts_ för att ta reda på inverkan av olika faktorer på upplösningshas-l tigheten för ferrokrom med hög kolhalt.- Som ett resultat visade sig att upplösningsnastigheten v (mm/s) representeras av följande] formel (1U):~f': u: 448 so? 17' - låg v~= é 15673 » + 8;å6 + los 8,5 f Åäíïïl <1u> » T s e 'e ,o i vilken T (OK) är smältans temperatur. Konventionellt ferrokrom. med hög kolhalt bestâr_av sty|ken vilka vart och ett har en sida som är kortare än 200 mm, varför för upplösningav desamma i smältan inom-5 min erfordras en snabb reaktionstid vid den aktuella reg- lerprocessen, att upplösningshastigheten v måste vara högre än 0,53 mm/s eller att följande reaktion (5) är satisfierad: ' l ' 15675 't:8,3 - ¿b2 8,8U + log M O 4 n dSmältans temperatur (OC) ål-273 +i 'Eftersom skrot av rostfritt stål i allmänhet består av tunna _styoken, upplöses-de tillräckligt snabbt för att ha någon större negativ inverkan på justerbarheten av temperaturen samt Cr- och? C-halterna. _ ¿ Om raffineringen utföres genom tillförsel till reaktionskär- let av syre ooh fast material med sådan hastighet som erfordras - för upprätthållande av temperatur samt Cr och C-villkor, som satis- vfierar formlerna (1)-(5), minskas påkänningen på den eldfasta 'infodringen¿.förhindras oxidation av kromet samtidigt som en sta- ~ ,bil smältning av det högkolhaltiga ferrokromet och skrotet uppnås med avseende på både jämvikt och dynamik.

Fig.-N visar i diagramform det förhållande mellan kolhalt (%) och smälttemperatur som satisfierar formlerna (1)-(5) vid krom- halterna 5,-18, 30 och 60%. f Medelst det ovan beskrivna förfarandet kan det fasta materia- 'let upplösas i smältan-för åstadkommande av en råsmälta med hög kromhalt på mest ekonomiska sätt. Om denna smälta innehållere mer krom än som är önskvärt för slutprodukten, kan den till exem- pel blandas med iågkoihaltigt smält stål sann den sänds ti11_aec sekundära raffineringssteget."Q0m smältan innehåller mer kol än den kolhalt_som erfordras av den sekundära raffineringsugnen, kan etillförseln av kolhaltigt material stoppas efter det att det fas- ta materialet gått i lösning i smältan, och syre inblåses i smäl- tan tillsammans med en utspädningsgas i en mängd som bestäms av den önskade kolnivånß. , i 7 I i ' Om vid föreliggande uppfinning_kokspulver eller kolpulver som innehåller en ganska stor mängd kisel och fosfor som föroreningar används som kolhaltigt material, erhålls en smälta med hög svavel-H .*-'~4Ä3ÅÛ7.- D .._1s och fosforhalt, Om endast svavel behöver avlägsnas bildas slagg omega att cao/sio2-fjcrnållanaa~ av 1.,2/2,o i raaktionskärlet efter avslutad. syratillför-aal, och tillsättes kisel till smältan Somidär- efter omröres genom inblåsning av gas i densamma. Om även fosforn benöver avlägsnas, är en speciell teknik för avlägsnande av fos- -forn nödvändig, eftersom smälta som innehåller krom icke fosfor- renas av basisk oxiderande slagg som vanligtvis används vid fosfor- rening av smält järn eller stål. Denna speciella teknik består i i att den avkolade smältan får reagera med en slaggbildare av CaC2-CaF2.

Den avkolade smältan är omättad på kol, varför, vid tillsättningg 24352) i _ i Svavelrening.' Användningen av en slaggbildare av CaC2-CaF2 åtföljs även av uppkolning (C: 0,1-0,j%), men detta föranleder inga prob- lem eftersom den så behandlade_smältan därefter utsätts för sekun- där avkolning. Alla föroreningar kan avlägsnas medelst de ovan_- av CaC 'Ca frisättes för igångsättning av fosfor- såväl som beskrivna metoderna¿ varför raffineringsförloppet enligt förelig- g gande uppfinning gör det möjligt att välja det tilligaste kolnal- i tiga materialet utan hänsyn till mängden.föroreningar.

Förfarandet enligt föreliggande uppfinning kan användas för framställning av högkromhaltig smälta med medelhög kolhalt som mellanprodukt för tillverkning av nickelhaltigt austenitiskt rost- fritt stäl, och om NiO används som nickelkälla är det mest effek- tivt att blanda NiO-pulvret med kolhaltigt material, t.ex. koks- pulver, i en mängd av 15-180% av den ekvivalenta mängden för reduk- tion enligt Ni0 + C zïïà Ni + CO, att forma blandningen till bri- ketter, att tillföra dem till förvärmningsenheterna (dvs. roter- ugnen ü_och behållaren 5 i figf 1) för förvärmning och reduktion av nickeloxiden (kiO). Om mängden av det kolhaltiga pulver som blandas med NiO-pulvret är mindre än 15% av den ekvivalenta mäng- den för reduktion; uppnås endast en låg reduktionsgrad på grund av återoxidation; oçh om mängden kolhaltigt pulver överstiger 180%, bildas endast svaga brikettér och sprids Ni lätt. Den optimala mängd kolhaltigt pulver som skall blandas med NiO-pulver uppgår *till 30-70% av den ekvivalenta mängden för reduktion. Vid det ' sätt som är mest önskvärt skärs ett järnrör som är fyllt med en blandning av Ni0 och kokspulver i bitar med lämplig storlek eller 1 “ § formas en blandning som är omsluten av en järnplåt till lämplig iform. iMedelst denna metod kan en preliminär reduktionsgrad av g 98% eller mer och ett nickelutbyte i smältan av 99% eller mer upp- g nås., Fördelarna med att använda NiO på detta sätt som níckelkällav är följande: in i * I "H 'AJ . w 442 307 ¿-19 'i) 1Mer smälta kan användas som järnkälla än då ferronickel an- c'vänds¿ varför syftet med förfarandet enligt föreliggande uppfin- ning (användning fav smälta som järnkälla) lätt uppnås, 'ii) Ni-kostnaden är lägre än för metalliskt nickel.

*Därför kan nickelhaltig, högkromhaltig smälta med medelhög- kolhalt (som en mellanprodukt för tillverkning av austenitiskt rostfritt stål) framställas ekonomiskt medelst förfarandet enligt föreliggande uppfinningi i e _ VgEtt annat material som kan användas vid framställning av nickel- haltig, högkromhaltig smälta med medelhög kolhalt är ett pulver; li vilket ferronickel är kombinerat med ett fast_k0lhaltigt mate- l rial. Pulvret iordningställs på följande sätt: nickelmalm, koks (eller antracít) och en.klorid värms till en temperatur högre än " 90000 för frisättande av nickel i form av en klorid som därefter' reduteras med kokspulver för bildande av ferronickel [som inne- håller mer nickel än vanlig ferronickel (-1Ä0 till 50%)] som av- jsätter sig på ytan av kokspartiklarna. För åstadkommande av ferro- nickel av den kvalitet som används vid konventionell ståltill- gverkning; måste det sålunda iordningställda ferronicklet kombine- rat med fast kolhaltigt material behandlas genom kylning, magne- _tisk separation och smältning, Vid förfarandet enligt föreliggan- de uppfinning kan emellertid en sådan mellanprodukt (2-30% C), i vilken ferronickel är_kombinerat med fast kolhaltigt material, användas effektivt genom inblåsning av pulvret av produkten i smäl- tan underifrån som en del av det_fasta kolhaltiga materialet eller~ genom tillförande av briketter av produkten till ugnen ovanifrån.

Det senare sättet är effektivt för uppnående av hög värmningsef- _fektivitet beroende pä effektiv kontakt med smältan eftersom kom- binationen av ferronickel och fast kolhaltigt material har större specifik vikt än det konventionella fasta kolhaltiga materialet.

Partiellt reducerade krempellets, som framställs som en mel- lanprodukt vid tillverkning av högkolhaltigt ferrokrom och inne- håller Cr O' kan användas som en delkromkä1la.¿ Denna iordning- . _2 3' ställs genom värmning av pellets eller bríketter av en blandning _av-kromit och kolhaltigt material såsom kokspulver till en tempe- ratur högre än 1400°C§ _Dessa krompellets eller briketter har' p Följande typiska sammansättning: totalt 3H,1% Cr¿ ett Cr-reduk- _tionsförhâllande av 50% (varvid med Cr-reduktionsförhållande menas förhållandet av metallisk krom till metallisk krom plus krom- oxid), totalt 1fl,8% Fe, ett Fe-reduktionsförhållande av 95%, 8% ~ttl44s so7 , « - 20 _ I SiO2, ídl-MgO och 12% ÅIZOÉ. Dessa krompellets eller briketter- kan användas som en delkromkälla (företrädesvis i en mängd av _ 10-3C% av kromkällan). Om mängden av dessa krompellets eller bri- ketter överstiger 30%, ökar den mängd krom som skall reduceras i , reaktionskärlet och minskar produktiviteten; och dessutom bildari ° _gångarten i dessa oellets eller briketter en ökad mängd slagg. _ Omde används i en'mängd av 10-30%, hjälner MgO i gångarten till _ att minska förslitningen av den-eldfasta ínfodringen och ökar 7 Al2O3 i gångarten-slaggens lättflutenhet för_att därigenom minska Cr-nivån i slaggen. _' ' _ ' Medelst förfarandet enligt föreliggande uppfinning uppnås en ekonomisk produktion av rostfritt stål vid en stålanläggning som -' icke endast tillverkar rostfritt stål utan även olegerat kolstål.' _Vid förfarandet används billigt smält järn som järnkälla och upp- löses ett fast material i smältan medelst värme som icke alstras ut medelst elektricitet utan medelst billig primär energi. Genom ur- val av_okonventionella betingelser uppnås stabil smältning och av- _kolning vid låg temneratur inom ett område med medelhög kolhalt k och hög kromhalt, ooh möjliggör förfarandet.enligt föreliggande' uppfinning_en drastisk kostnadsminskning och stabil raffinering samt förväntas detsamma ge ett stort bidrag till ståltillverknings- industrin. i f i i 1 Förfarandet enligt föreliggande uppfinning skall nu beskrivas närmare i detalj i följande exempel. K* 7 ' '7 ' Exempel l. ,Ett reaktionskärl med den form som visas i fig. 5 ~användes§; Mängden slutsmälta var_oa 50 t§ Kärlet hade fem formor av koncentrisk typ med tre rör vid sin undre del.

I.D. I.D. _ _ ~(mm) 1 ' ímm) innerrör (rostfritt stål) _ _ . -6 Z _ mellanliggande rör (rostfritt stål) _' a112 _ ' IH ytterrör3(koppar, för tillförsel a e - _ av 50 Nm _propan per h) ' 15 17 Kära-let innehö11i15 t smä-ltgjärn som kvarhåiiits från en tidi- _gare raffineringsoperation (HO% Cr, 3% C, 157000). aKokspulver in- blåstes i smältan genom innerröret medelst kväve som bärgas med en konstant hastighet av 30 Nm?/h. ' 7 _ _ 7 Kokssammansättning:«"_' 'H i ,__ i A i- 2 egna med If-a9inn;e t A1°_dl vid i 'i89,o-a f e _ 5,5 _ ~ i _ 2,5 ¿qv¿*,T.~_ 5, - _. ,,í448t3Û7 - 5 0 a 0 5, ' 21 eaKokspartikelstorlek (viktprooent) ' +o,5 mmu* 0,5¿d,25 mm ' 0,25-0,15 mms o,15è0,o6 m .~o,o6 mm 5 f 3,6 f -t 9,2 ' , 30,0 5 '2o,u lresfien - Kokstillförseln varierades efter tillståndet i ugnen såsom 'visas i fig; 6. Syre blåstes genom det mellanliggande röret med en konstant hastighet av 800 Nmš/h._ Syre tillfördes även genom en lans för toppblåsning med en hastighet som varierade mellan 0-1000 “Nm3!h beroende_pâ tillståndet i ugnen såsom visas i fig. 6. Föré _värmda högkolhaltiga ferrokrompartiklar (storlek 10-50 mm) beskieka- des i ngnen ovanifrân genom en roterugn. Genom ändring av roter- gi__ugnens_rotationshastighet'från 2 till 6 r/min varierades mängden ,,till ugnen tillförd högkolhaltig ferrokrom (se fig. 6).

Det högkolhaltiga ferrokromets sammansättning i viktprocent ef. 055,0 fl t2,5 8,0 ' 0,033 50,03 (medelförvärmningstemperatur: 80000) i(medeltillförselnastighet=, 17 tfn) _ 'Bränd_kalk tillfördes ugnen ovanifrån i åtta portioner på' 300 kg med 15 min mellanrum.' g I 5 0 5 f ,,Smä1tans temperatur mättes med en avkänningslans med 10 min_ mellanrnml Kromnivån beräknades av massbalansen för de ämnen som blivit tillförda till ugnen. Kolnivån kunde även bestämmas genom - analys av prov som-togs med 10 min mellanrum. Smä1tans.tempcraturö 'lhölls mellan 1550 och 158090. För att göra detta minskades till- förselhastigheten av högkolhaltigt ferrokrom och toppblåst syre då smältans temperatur började stiga, och justerades åt andra hållet då smälttemperaturem började minska. Kölmivån hölls mellan 3,0 ooh 3,3%. För detta ändamål inblåstes mera kol i smältan då ' den analyserade-kolnivån visade sig minska, och mindre kol då kol-I nivån visade sig ökagg Genom att förfara på ovanstående sätt i i_1j0 min, bringades 36tt högkolhaltigt ferrokrom i lösning i smäl- tan, och framställdes högkromhaltigt smält järn med medelhög kol- nalmï(51% cr, 3,12 o, 1589°c). _ Därefter stoppades toppblåsningen av syre och argon hellre än, syre.ti1lfördes underifrån- Efter tillsättning av 250 kg ferro- -kísel omrördes smä1tan.i 5 min och blandades i skänken med 110 ti ;lågkclnalmlgt smält stål (o,o3% c, o,2% si, 165o°c) som framställts i en konverter, och erhölls en smälta som innehöll 16,5% Cr och 1 0,97% C. asmältan raffinerades därefter genom blâsning av syre för 448 507 .n22n i åstadkommande av smalt rostfritt stål som innehåller 16,2% Cr-och“ 0,05% C genom syreblåsning under vakuum. _.

I Slaggens sammansättning (efter reduktion) var såsom_följer: sigge n r gina v mygg. “ n cr (totalt) Fe (totalt) s i U9,5% _ Å3,Ä% 5,2% in 0,9% r - 0,2% ' 0,8% 1 _Exempel .2.-nflögkromhaltigt stål med medelhög kolhalt framställ- ídes under användning av samma reaktionskärl, basformor¿ restsmälta¿ I kokspulverkvalitet och högkolhaltigt ferrokrom av samma kvalitet som användes i exempel 1.g Förutom det högkolhaltiga ferrokromet ganvänds partiellt reducerade krompellets (såsom definierats ovan) sam &a1kromkäi1a,.' "' g i r r i n _ Ä 1 syre:r i i“ - i en se j Boçvenblâsning: 15o0nNm5/n (kops@.) 1 ' ' ' Toppbiåsning; 500-2ooo'Nm5/h (se fig;_7) e Kromkä11a= _ïn r nï i Högkóihaitigç ferrokrom (fig. í)~ Partiellt reducerade krompellets: de spm förvärmfis till ca 1ooo°c mèaelste i en yttre uppvärmningsanordning till- fördes till ugnen ovanifrån med l0n1 min mellanrum med en konstant nastig- V _ ¿ - 7 ¿ - het av H,1 t/h.

”Fast kolhaltigt_material: 7 _ Kokspulver: bottenblåst (fig. 7) i i ii fi Koksstycken: de som har en diameteri íav 10-30 mm och sammansammansättning som kokspulvret tillfördes i portio- lner på 200 kg med 1Ö min mellanrum samtidigt med ovan nämnda partiellt g reducerade krompellets. I Kalk: 1 lu n ' _aeKalkpulver: de med en storlek mindre' i än 1 mm tillfördes tillsammans med i_bottenblåst~kokspulverfien mängd av 10% av_kokspu1vfen._ n Kalkstyckenz-tillfördes med 10 min mellanrum samtidigt med ovan nämnda m partiellt-reducerade krompellets. lgFig} 7 visar hur smältans temperatur och sammansättning vari- erar. Temperaturen hålls i intervallet från 1510 till 157000. Z lSättet för reglering avÜtemperaturen och kolnivån var nästan det- samma som användes i exempel 1." 180 h senare tillsattes 350 kg Ca-Si för åstadkommande av smälta och slagg med följandensamman- _ sättning: (z) ' V52,5 i' CaO e -zi5,_2;, -c 5 si -ÜQ u¿1 10,2 SiOVÉV I ~ ill 17,6 P yo: '2 i(%) 22,6 5 __>f i j0¿0U3* 51110 i i 5448 ac? 25 _ 1' S 7 f temgeratun a@a .f c>d . 0,025, 1590 Z Mgo - 'ill 23,8* En-slaggbildare bestående av en pu1veríserad_blandning av CaC2 :*(500 kg) ooh CaF2 (65 kg) tillsattes till 50 t av smältan som där- efter avtappades i en skänk. Genom flussningen minskades fosfor- .na1ten.från~o;ou3 till o,o25z, svavelhálten från 0,025 till o,o10%s ' ffóch ökades xbiha1fi¿n»från-M,o till 4,3%; smä1tan_kombinerades med lågkolhaltigt smält stål ocn överfördes till en ugn för argonÉsyre-_ ie__avkolning där den avkolades för erhållande av smält rostfritt stål aínnenållánde 17,2% cr och o;o5% c. ~. W 1~Exemnel 5. aEn konventionell konverter med en kapacitet nå 150 t utrustad med fyra basformer av samma typ med tre koncentris> ka rör som användes i exempel 1 ntnyttjades. Konvertern beskicka- des med 11o.t smalt järn (3;9% c, 1370DC) som hade fosforrenats i en skänk. Till smältan sattes syre (både tøppf Och bottenblåst); kokspulver (bottenblåst), fin- kornigt kol (bottenblâstä, högkolhaltigt ferrokrom förvärmt till 100000 (som tillförs ovanifrån) och kalk (stycken som tillfönes Syre: Kromkällaåa Kalk: 1 Pulverbärgasi ¿Fast0kolhaltigt_material; Toppblåsning: 1 ovanifrån och pulver som bottenblåses tillsammans med kokspulver).

Bottenblåsning: 1500 Nmš/h (konst.) se fig. 8. i Högkolhaltigtyferrokrom (föfvärmt till 100°C som tillförs ovanifrån, se fig, 8)_ Kokspulver: bottenblåst (se fig. 8) 'Kokspdlver; 80% C, 7% flyktigt, 12% aska; blandat med kokspulver i en mängd av 10%. 0 Kalkstyokenz tillföras ovanifrån.

Kalkpulver: bottenblåses blandat med I kokspülver i en mängd av 10%.

Na- 70 Nm5/h (konst.). 2' Fig. 8 visar hur smältans temperatur och sammansättning ändra: sig. Sättet för reglering av temperaturen och kolhalten var .nästan detsamma som användes i exempel 1. _fast ferrokrom var avslutad¿fstoppades tillförseln av den fasta Då tillsättningen'avy :ß 0440:30? 0 0 0 ll' ” 1 ~ 0 ut - 2ü 0 I ' 1 t" kolkällan och toppblåsningen av syre. _Därefter bottenblåstes syr- “gas-oon kvävgas i lü min för avkolning av smältan (för sammansätt- ningen och tomperaturprofilen för smältan, se fig, 8).> Därpå till- 4sattes 700 kg ferrokisel till smältan som omröfdes med argongas.

Densålunda behandlade smältan avtappades i en skänk och.utsattes'i för sekundär avkolning medelst vakunmsyreblåsningsmetoden. I 7 Ekempel H. *Vid detta exempel användes-NiO, (7T% Ni) som nickel-- lkäi1e.s Burker:¿B0 (diameter) X 50 mm] tiliverkede ev järnpiåt (2 mm tjock) fyllde med en blandning av NiO-nulver (partikelstor- lek; mindre än 0,5 mm) och 5 Viktprocent.kokspulver (mindre än ~O,2 mm) förreduceradesegenom'värmning med avgaser och tillfördes kontinuerligt till ugnen såväl som högkolhaltigt ferrokrom. Medel-I reduktionsgraden för Ni var Y8%.e Alla andra betingelser var i huvudsak desamma som i egempel_3 föfutom att det högkolhaltiga forrokromet hade följande sammansättning. _ ,0 I 55,200 j38,0 351,5 i _ _ Fig. 9 visar nur smältans sammansättning och temperatur ändrar sig. ;Nieke1ne1tig0 högkremheitigt smält stål med medelhög keiheit ; med ett Ni-utbyte på 99,7% och följande sammansättning framställdes. eid) 0 e¿m>Å omid» l:di> §Ld> 17,3 Zl reeten v¿ i8,1 0,021 0,025 Dettalråståldreduoerades7genom¶argon-syre-avkolningt Exempel S) .Ferronickel kombinerat med koks (såsom definierats ovan,'detta erhölls genom uppvärmning av nickelmalm, klorid och entreeit 0111 ee i000°c) användes som niekei- een keikälier.

Sammansättningen föt_feTronickel'nombinefet med koks: 0 mld>:"0¿dJ* sin, “¿;d> sein »_ 0 M9,6 0 Ä uu,2_ 0 of 5;6 0 ] l0§020 0,083 0 Kombinationen sammanpressades vid 15 atm till briketter var: _ ooh en med en diameter av 25 mm och en längd av 30 mm, och brimet- iterna tillfördes till smältän i'ngnen ovanifrån i portioner på 1100 kg med 2 min_me1lánnum. .Alla andra hetñngelser_och ändringen av smältans temperatur oeh sammansättning var i huvudsak desamma _som i exempel Ä; Niekelheltigt högkromhaltigt smält stål med* medelhög kolhalt med ett nic keiutbyte på_99,5% een följande sammen- sättning framställdes: 'e' 77 'i ' - _ f 7 e ' eeimve sed>e mile le¿;d> ¿Ld>0 0 0 17;6 ' j resten «_ 7,8 0 "' e 0¿019 0,020 " Detta råstål,raffineTades genom argon-syre-avkolning.

W, fix ele44s 507kr _ Exempel 6Å Ett reaktionskärl av samma typ som visas i fig; 5' användes förutom att det var utrustat med fyra basformor av den vdubbla koncentriska rörtypen som specificeras_nedan.

Innerdiameter Ytterdiameterd _ _ (mm) i ' (mm) lnnerrör_e '_ 1 . 16 i 18 Yfcterröí- i i i 19- 21 _Syre tillfördes genom det inre röret med en konstant hastighet w av 1500 Nmš/h och propan matades genom det yttre röret med en konstant hastighet av 50 Nm3/h. Kokspulver tillfördes till ugnen' ovanifrån och kväve tillfördes som bärgas genom en nedsänkt lansi '(järnrör med ínnerdíametern 25 mm, ytterdiametern 51 mm och spets I belagd med Al2O5). Alla andra betingelser var desamma som i exem- pel 1,l Genom tillförsel av kokspulver ca 1,7 ggr snabbare än_i exempel 1¿-uppvisade det-nögkromhaltiga stålet med medelhög kol- _halt-nästan_samma förlopp för temperaturen och sammansättningen som erhölls i exempel 1. _ _ 1 Exempel 7.' Ett reaktionskärl av samma typ som-användes i exem- tl pel 6 användes och_koksstyoken'[ï0 x 50 (diameter) mm? istället för kokspnlver tillfördes som fast kolhaltigt material. Koks- styckena tillfördes till ugnen ovanífrån med ca 1 min mellanrum.

I Alla andra betingelser var desamma som i exempel 1. Genom till- försel av det fasta kolhaltiga materialet ca 2,1 ggr så snabbt som i exempel l_åstadkoms högkromhaltigt kromstål med medelhög kolhalt som uppvisade nästa samma förlopp för temperatur och sammansättning.

Claims (9)

hfßllasjljsov 5 ” ï 5256 jfP Al' E lN!T'1< R Alav' f

1. dF§rEarande för framställning av en råjärnssmälta med hög krom- 1 halt som en mellanprodukt för framställning av stål med hög krom- jhalt, Vid vilket smält järn, en källa för fast krom, kolhaltigt_ pulver och gas som innehåller syre beskíckas.i en stålsmältugn och smältans temperatur justeras till i närheten av smältpunkten, 7 varvid källan hos fast krom som används består av ett eller flera' av följande material:.ferrokrom med hög kolhalt, ferrokrom med medelhög kolhalt, ferrokrom med låg kolhalt, metalliskt krom, krommalm; partiellt reducerade krompellets och kromhaltigt skrot, fkjä n nde t e c k nja t av att kromhalten justeras till 5 till so fäoch kplhaljcden till o till ca 5,5 5, och atlysmälcans-tempe- 'ratur bestäms medelst följande formlerzf l smältans tempel (Qom) S: 165.0 “lsniältanä teinpt.. '(-°ci 217.5 ECr(%)Ü+ 12"00¿ ¿ l (2) _ j j. _ _ I t-ïlwjj l smältafis tempt.¥(°jc)j'> -140 [ju-aj] +_1_65o 1 al (3) smältanjs _tejdmpt.-l(07C)5 2 1116 [ma] + 1050 d 5 (4) " Smältáns tempt. (QCI 2 -273 + _ *'15§73Vl l- (5) a 5 » ' s.3-]c(l%)] 8.84+log 4 o« -

2. Förfarande enllgt patentkravet 1, k ä n n_e tle c k n a t am att formeln (3) ersättes med formel (]3)l smältafis tempf. (°CZ)d 2 '-140Éía%Ü+j171old - 5 (13)

3.ï Förfarande enligt pátentkravet 1 eller 2, dk ä n n e t e c k - n alt .av att smältans temperatur hålls under 1580 OC. u: w w W 448 307% 27 " i "I

4.e Förfarande enligt något av patentkraven 1-3, k ä n n e-- t e cyk n~a t av att det kolhaltiga pulvret och gasen som inne- .håller syre tillförs genom formor som är anordnade vid den nedre delan av smältugnen, varigenom källan för fast krom upplöses och smältan'raffineras.'

5. Förfarande enligt något av patentkraven 1-4, k ä n n e - t e csk n a t av att formorna är av typen med tre koncentriska rör som innefattar en central kanal-genom vilken en bärgas och kolhaltigt pulver blåses, en mellanliggande ringformig kanal genom vilken en gas som innehåller syre blåses samt en yttre ringformig kanal genom vilken ett kylmedel för formorna blâses.'

6. Förfarande enligt något av patentkraven 1-3, kfä n n e - t e cfk n a't av att smältan raffineras i smältugnen under till- försel av fast kolhaltigt material till smältan ovanifrån för 1 upplösning av källan för fast krom.

7. Förfarande_enligt något av patentkraven 1-3, k ä n n e - t e c k.n.a t av att det kolhaltiga pulvret och gasen som inne- håller-syre tillförs genom en lans för toppblåsning som är be- lägen på toppen av ugnen, varigenom källan för fast krom upp- löses och smältan raffineras.

8. 'Förfarande enligt något av patentkraven 1-7,' k ä n n e - t e c¿k n a t av att källan för fast krom tillförs till smältan' i smältugnen i portioner.

9. gFörfarande enligt något av patentkraven 1-8, k ä n n e - t eyc k n a t av att gasen som innehåller syre blåses dels genom en lans för toppblåsning och dels genom formor som är be- lägna vid den undre delen av ugnen. 10; Förfarande enligt något av patentkraven l-9, k ä n n e - pt e cvk n a t av att kolhaltigt pulver som innehåller kol- fhaltiga partiklar vid vilka metalliskt nickel häftar tillsättes till smältan. Mä 307 d 28 11Q, Förfarahde enligt patentkravet 10,- k ä n n-e t e c k n adt av att nickelóxid blandas med kolhaltiàt pulver och reduceras utanför smältugnen} 12.-íFö:farande_enligt något av patehttraven J-11, kyä ndn en- t'e c k,n“a-t aav att man använder en smältugn, vars form är' sådan att följande formel (11) är satísfierad: e " wi s 'S1 82-'2 112 *V51 V' V, , ~: f _Wf _ _ av '(11) l t 1,2 ___W1 S12 s3 20,8 l S1 Wf^ -där Sj (m2) ät medéltvärsnittsareafi av den översta tredjedelen (H/3) av slutsmältan} vars höjd är H(m) vid stillastående smälta, 52 (m2) är medeltvärsnittsareañ av den mellanliggande tredje- delen (H/3) av slütsmältah, S3 (m2) är medeltvärsnittsarean av den understa tredjedelen (H/3) av slütsmältan, Wi(t) är mängden initialsmälta och_Wf(t) är den i förväg bestämda mängden slut-_ smälta. f 7 fr wa